1. Comprensión del equilibrio:
* Equilibrio es un estado en el que las tasas de las reacciones hacia adelante e inversa son iguales, y el cambio neto en las concentraciones de reactivos y productos es cero.
* En equilibrio, el sistema está en un estado de equilibrio dinámico, con reacciones directas e inversas que continúan pero a velocidades iguales.
2. La constante de equilibrio (k):
* Para una reacción reversible general: AA + BB ⇌ CC + DD
* La constante de equilibrio (k) se define como:
K =([c]^c * [d]^d) / ([a]^a * [b]^b)
* Dónde:
* [A], [B], [C] y [D] son las concentraciones de equilibrio de los reactivos y productos.
* A, B, C y D son los coeficientes estequiométricos de la ecuación química equilibrada.
3. Determinación K:
* Experimentalmente:
* Mida las concentraciones de equilibrio de todos los reactivos y productos. Esto se puede hacer utilizando varias técnicas analíticas, como espectrofotometría, titulación o cromatografía.
* Sustituya las concentraciones medidas en la expresión constante de equilibrio.
* De los datos termodinámicos:
* Usando el cambio de energía libre de Gibbs (ΔG °) de la reacción:
* ΔG ° =-rtlnk
* Dónde:
* R es la constante de gas ideal
* T es la temperatura en Kelvin
* Calcule k usando la ecuación anterior.
4. Interpretación de K:
* k> 1: Los productos se favorecen en el equilibrio, y la reacción procederá en gran medida a su finalización.
* k <1: Los reactivos se favorecen en el equilibrio, y la reacción no procederá mucho a la finalización.
* k =1: La reacción está en equilibrio con cantidades iguales de reactivos y productos.
Puntos importantes:
* Dependencia de la temperatura: La constante de equilibrio depende de la temperatura. Un cambio de temperatura cambiará la posición de equilibrio y cambiará el valor de K.
* unidades: La constante de equilibrio es una cantidad adimensional, lo que significa que no tiene ninguna unidades.
* Equilibrios heterogéneos: Para las reacciones que involucran sólidos y/o líquidos, la expresión constante de equilibrio no incluye las concentraciones de sólidos o líquidos puros, ya que sus concentraciones permanecen relativamente constantes.
Al comprender el concepto de equilibrio y la constante de equilibrio, podemos predecir la dirección y el alcance de una reacción, que es crucial en varios campos como la química, la bioquímica e ingeniería química.
